فن آوری های نورومورفیک فوتونیک در ارتباطات نوری

فن آوری های نورومورفیک فوتونیک در ارتباطات نوری ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

خلاصه

یادگیری ماشین (ML) و محاسبات neuromorphic اند اجرای حل مسئله در بسیاری از برنامه های کاربردی است. از جمله روش های زمین های حاصلخیز در ارتباطات نوری، یک میدان فن آوری است که بسیار خواستار از نظر سرعت محاسباتی و پیچیدگی پیدا شده است. آخرین پیشرفت به شدت پردازش سیگنال پیشرفته پشتیبانی، به اجرا در حوزه دیجیتال. الگوریتم سطوح مختلف هدف پیچیدگی در بهبود بازیابی اطلاعات، توسعه میدان انتقال، اعتبار یکپارچگی عملیات شبکه های نوری، و نظارت بر گسل انتقال داده ها. به تازگی، مفهوم محاسبات مخزن (RC) پیاده سازی سخت افزاری الهام در فوتونیک که ممکن است راه حل های انقلابی در این زمینه ارائه دهد. در یک معرفی مختصر، من برخی از پردازش سیگنال دیجیتال تاسیس (DSP) تکنیک ها و برخی از روش های جدید بر اساس ML و شبکه عصبی معماری (NN) مورد بحث است. در بخش اصلی، من از طرح محاسبات neuromorphic که به طور خاص به سخت افزار فوتونی اعمال و دیدگاه های جدید در پرداختن به پردازش سیگنال در ارتباطات نوری را بررسی کند. من توپولوژی اساسی در غذا به جلو و شبکه عود پیاده سازی فوتونی مورد بحث است. در نهایت، من توپولوژی فوتونی است که در ابتدا برای انجام وظایف معیار کانال برابری مورد آزمایش قرار گرفتند، و سپس در سیستم های انتقال فیبر، برای تشخیص نوری هدر، بازیابی اطلاعات، و شناسایی فرمت مدولاسیون بررسی می کند.

کلمات کلیدی: انتقال فیبر؛ فراگیری ماشین؛ محاسبات neuromorphic؛ ارتباطات نوری؛ سیستم های فوتونی؛ محاسبات مخزن

1. مقدمه

در دهه های گذشته، وجود داشته است پیشرفت های تکنولوژیک عمده ای در سیستم های فیبر نوری، که قابلیت های فعلی زیرساخت های شبکه انتقال داده ها را شکل داده اند بوده است. از آنجا که اولین طرح و ساخت فیبرهای نوری [1]، چند سنگ پله فن آوری تثبیت فن آوری و عملیات شبکه فیبر نوری، به عنوان ما امروز می شناسیم. توسعه تقویت کننده فیبر اربیم، دوپ (EDFA) [2] ارائه شده از بین بردن تبدیل الکتریکی نوری. را قادر می سازد از طول موج تقسیم چندگانه (WDM) [3] اجازه بهره برداری از رسانه های فیزیکی را تحت موازی توسعه یافته است. توسعه گیرنده منسجم اعتماد کرد. [4] به ما اجازه افزایش ابعاد از اطلاعات کد گذاری و رسیدن به انتقال. و در نهایت، DSP به انفجار داده های کلی توان در طول کانال فیبر فیزیکی [5] است. آخرین مسیر پژوهش در ارتباطات نوری معرفی چالش در حال حاضر جدید؛ رمزگذاری اطلاعات با فرمت های مدولاسیون بالا سفارش، انتقال سیگنال با قدرت نوری فراتر از حد مجاز فیبر غیر خطی، بهبود نسبت سیگنال به نویز (SNR) در گیرنده، و ایجاد نویز فاز و بین کانال جبران دخالت برای نرخ بالا علامت در ثانیه سیستم [6]. به موازات، طرح های رمان اجزاء فیزیکی پاسخ به این چالش ها، در حالی که کاهش انرژی خود و رد پای اندازه. منابع نوری جدید هدف در شدت نسبی کم و یا / و فاز سر و صدا تولید حامل های نوری. تعدیل کننده نوری بهینه سازی شده برای حمایت از مدولاسیون چند سطح حالی که بهینه سازی و در نتیجه فرکانس جیر جیر سیگنال مدوله و عامل در ولتاژ بایاس کم است. تقویت کننده های نوری از نظر شکل سر و صدا خود بهبود یافته است. در مرحله تشخیص، photoreceivers با پهنای باند بالا، پاسخ مسطح، و responsivity بالا دوباره طراحی شده است.

اما جدا از پیشرفت هایی که به کانال فیزیکی اعمال می شود، تلاش های پژوهشی بزرگ در کدگذاری داده ها و روش رمزگشایی تمرکز می کنند. تنظیم خواص سیگنال تبلیغ به لغو و یا اثرات ناشی از انتقال تا حدی کاهش مفید ثابت شده است. در امیتر، شکل دهی پالس به لحن مورد استفاده به شکل سیگنال های فیزیکی است که نشان دهنده رقم های دودویی کد گذاری یا علامت. به خصوص برای چند سطح، دامنه فاز (IQ) برای رمزگذاری طرح، این بود که معمولا توسط شکل دادن به احتمالاتی (PS) و یا شکل دادن هندسی (GS) [5، 7] خطاب، [8]، [9]، با هدف به نزدیک شدن به شانون حد [10]. بیشترین شکلدهی مناسب توسط الگوریتم بهینه سازی تکراری، که در به حداقل رساندن احتمال خطا نماد متوسط ​​و به حداکثر رساندن اطلاعات متقابل [11] هدف تعریف شده است. در گیرنده، چند مرحله پس از پردازش در طول سال به منظور بهبود کیفیت بازیابی اطلاعات استفاده شد. برای سیستم های بدون پرداخت غرامت فیزیکی از پراکندگی رنگی، اکولایزر فیلتر دیجیتال به اجرا در آمد. [12]، [13]. اما بیشتر چالش های زمانی که هدف در جبران خسارت و یا کاهش اثرات فیبر غیر خطی بوجود می آیند. غیر خطی درون و برون کانال در فیبر نوری اختلالات اصلی که از دسترس یک خط انتقال [5، 14، 15] محدود می کند. راه حل الگوریتمی تاسیس امروزه شامل راه حل اختلال به همراه غیر خطی معادله شرودینگر (CNLSE)، تک کانال و پس انتشار دیجیتال چند کانال (DBP) [16]، ولترا غیر خطی اکولایزر [17]، و کرامرز-Kronig